WSN (traadita andurite võrk) on ruumiliselt jaotatud andur, mida kasutatakse nii füüsiliste kui ka keskkonnatingimuste, näiteks heli, temperatuuri, rõhu jälgimiseks, et edastada nende teavet võrgu kaudu põhikohta. Praegused võrgud on kahesuunalised, võimaldades ka andurite tegevust juhtida. Nende n / w arendamine on inspireeritud sõjalistest rakendustest. The traadita andurite võrkude rakendused hõlmavad peamiselt tarbija- ja tööstusettevõtteid, näiteks masina terviseseiret, tööstusprotsesside juhtimist ja jälgimist ning juhtmeta andurivõrkude projekte. WSN on tehtud sadade ja tuhandete sõlmedega, kus iga sõlm on ühendatud ühe või mitme anduriga. Iga sõlm sisaldab erinevaid osi, nagu antenniga raadiosaatja, ja elektrooniline vooluahel , mikrokontroller ja energiaallikas. Selles artiklis loetletakse inseneriõpilastele traadita andurite võrguprojekte.
Traadita andurite võrguprojektid inseneriõpilastele
Projektitöö pakub inseneritudengitele mitmeid võimalusi oluliste asjade õppimiseks ja praktiliste teadmiste täiendamiseks. Igaüks, kes soovib saada täieõiguslikuks inseneriks, peab koos ainealaste teadmistega nõudma täiendavaid teadmisi.
Niisiis peab inseneritudeng omandama rohkem praktilisi teadmisi pragmaatilise õpikäsituse kaudu selliste projektide abil nagu elektroonika projektid . Seega käsitletakse selles artiklis mõningaid uusi traadita andurite võrkude projekte ja kommunikatsiooniprojektid viimase aasta inseneritudengitele aastatel 2014- 2015.
Traadita andurite võrguprojektid
Traadita andurite võrk projektid hõlmavad traadita sensorvõrkude rakendusi nagu traadita SCADA, Zigbee koduautomaatika, trafo terviseseire süsteem , ja nii edasi.
Traadita võrgupõhine traadita SCADA
Tööstuses toimuvate mitme pideva protsessi üle ei ole võimalik käsitsi juhtida. Kavandatav süsteem on loodud paljude protsesside saavutamiseks ja juhtimiseks kaugtööna järelevalve abil. SCADA on üks suurepäraseid tehnoloogiaid Euroopas elektroonika põhiprojektid mida kasutatakse kaugema piirkonna jälgimiseks ilma inimeste sekkumiseta.
Selles projektis kasutatakse nelja temperatuuriandurid moodustatud traadita sensorvõrkude projektidena, mis asuvad erinevates kohtades. Kui anduri temperatuur tõuseb graafilise kasutajaliidese määratud punktis, tehakse relee selleks, et seadistatud temperatuuri hoidmiseks lülitada kütteseade sisse ja välja (lambi koormus). SCADA süsteemis erinevat tüüpi andurid saab kasutada mitme juhtimissüsteemi jaoks
Traadita võrgupõhine traadita SCADA
XBEE-põhine kaugseiresüsteem
See on lihtne miniprojekt ECE õpilastele mis on ette nähtud trafo kaitsmiseks, jälgides generaatori / trafo parameetreid, nagu vool, pinge ja temperatuur, andurite kaudu, näiteks vastavalt voolutrafo, temperatuuriandur ja potentsiaalne trafo, ning nende jälgimiseks kaugemast kohast kasutades Zigbee traadita side .
XBEE-põhine kaugseiresüsteem
Saatja otsas on fikseeritud kolm andurit, et moodustada traadita andurite võrguprojektid, millel on iga parameetri kindel vahemik. Kui need parameetrid ületavad fikseeritud piire, saadab saatja signaali vastuvõtupessa XBEE transiiveriga. Relee abil hoiatuskoormuse vahetamiseks ja kasutajale häälmooduli kaudu hoiatamiseks.
Trafo / generaatori tervise 3 parameetri XBEE-põhine kaugseire
Seda süsteemi kasutatakse parameetrite, näiteks pinge, voolu, jaotustrafo temperatuuri saamiseks mõõteseadmete või andurite võrgu kaudu, näiteks temperatuuriandur, potentsiaal- ja voolutrafod, et neid väärtusi edastada kaugusesse Zigbee traadita tehnoloogia .
XBEE-põhine trafo kaugseire seire
See on traadita andurivõrkude projekt, kus andurivõrk on fikseeritud saatja otsas iga parameetri teatud vahemikuga. Kui need parameetrid ületavad fikseeritud piire, saadab saatja signaali vastuvõtvasse otsa, kasutades XBEE transiiverit. Koormuse vahetamiseks relee abil ja kuvatakse teade LCD-ekraanil.
Traadita andurite võrkudel põhinevad meditsiinilised rakendused
Tänapäeval on tervishoiusüsteem väga keeruline. Kavandatav süsteem on loodud juhtmeta andurivõrke kasutades tervishoiuteenuste jaoks ülimate lahenduste pakkumiseks. Seda kavandatud süsteemi kasutatakse patsiendi tervise jälgimiseks traadita ühenduse abil RF-tehnoloogia .
See on väga tüütu meetod. Selles kavandatud süsteemis edastav moodul loeb patsiendi kehatemperatuuri pidevalt läbi digitaalse temperatuurianduri, kuvab selle LCD-ekraanil ja saadab mikrokontrollerile, mis edastab kodeeritud seeriandmeid raadiosageduse (raadiosageduse) kaudu RF-mooduli kaudu .
Traadita andurite võrkudel põhinevad meditsiinilised rakendused
Traadita anduritel põhinev süsteem kodu energiatarbimiseks
Traadita andur-võrgupõhist süsteemi kasutatakse suure energiatarbega kodumasinates, nagu kodutarbed, heli- / videoseadmed, sideseadmed, kliimaseadmed, kütte- ja jahutussüsteemid, mis muudavad meie kodud üheks kõige kriitilisemaks alaks energiatarbimise mõju kohta looduskeskkonnas. Zigbee koduautomaatika on lihtne miniprojekt ece õpilasele, mida saab rakendada kodumasinate automaatseks juhtimiseks
Traadita anduritel põhinev süsteem kodu energiatarbimiseks
Mobiilne ja WSN-põhine rakendus põllukultuuride seire ja taimekaitse loomiseks säästva põllukultuuride tootmise ja vaesuse vähendamiseks
Traadita andurite võrgud (WSN) tulid välja piirkondade edusammudest mikroelektromehaanilise süsteemi (MEMS) tehnoloogia traadita side ja digitaalne elektroonika . WSN-seadmed on väikese suurusega, madalate kuludega ja nende tööks on vaja vähe energiat. Identifitseeritud WSN-andurisõlmede põhistruktuur on näidatud joonisel fig
Mobiilne ja traadita andurite võrk
Andurisõlme moodustavad neli peamist komponenti. Osadeks on peamiselt andur, töötlusseade, ülekandeseade ja toiteplokk. Sõltuvalt rakenduse tüübist võivad andurisõlmel olla täiendavad osad, näiteks olukord, süsteemi leidmine, mobilisatsioon ja elektrigeneraator.
Sensorüksus võtab tavaliselt anduriandmete tuvastamise ja kogumise koormuse ning edastab seejärel andmed töötlusseadmele. Töötlusseade võtab tajutud andmed vastu ja töötleb neid vastavalt nende projektide meistrile. Andurit ühendab andmeedastusüksus, mitte võrguga. Toiteplokk varustab andurisõlme käitamiseks vajalikku energiat.
Juhtmeta andurivõrkudel põhinevad sõjalised rakendused
Sõjavägi võib traadita andurivõrke kasutada mitmel eesmärgil, näiteks sõjalise tegevuse jälgimiseks kaugemates piirkondades ja jõu kaitsmiseks. Sobivate anduritega varustatud võrgud võimaldavad tuvastada vaenlase liikumist, tuvastada vaenlase jõudu ning analüüsida nende liikumist ja edenemist. Selle artikli keskmes on paindlike traadita andurite võrkude sõjalised nõuded.
Juhtmeta andurivõrkudel põhinevad sõjalised rakendused
Võrgustike põhiomaduste ja sõjalise kasutamise juhtumite põhjal antakse ülevaade konkreetsetest sõjalistest nõuetest, et hõlbustada lugeja arusaamist nende võrkude toimimisest lähi- ja keskpikas perspektiivis (järgmise kolme kuni kaheksa aasta jooksul). Artiklis struktureeritakse sõjaliste andurite võrguseadmete areng ühesuguste kolme põlvkonna andurite abil koos nende võimalustega.
Traadita andurite võrguprojektid annavad tohutut kasumit mitmele äriettevõttele, näiteks energia ja protsesside täiustamine, kulude, materjali ja energia kokkuhoid, tööjõud ja tööjõu suurendamine. Mõned traadita andurite võrkude projekti ideed 2015. aastaks käsitletakse allpool.
WSN-põhine mulla temperatuuri ja niiskuse seire Arduino abil
Selle projekti peamine eesmärk on kujundada automaatne niisutussüsteem mis paneb mootori pumba mulla niiskust tundes sisse ja välja lülitama. Kastmissüsteemi nõuetekohane kasutamine põllumajanduses on väga oluline. Selle projekti kasutamise peamine eelis on see, et saame vähendada inimeste osalust
See WSN-i projekt kasutab eelnevalt programmeeritud Arduino-plaati, et saada i / p-signaal mulla niiskuse seisundi muutmise kohta sensoorselt. Projekt kasutab Arduino tahvel mis on programmeeritud sensoorseadme kaudu vastu võtma mulla erinevate niiskustingimuste sisendsignaali. See protsess viiakse läbi, kasutades operatiivvõimendi mis on kasutatakse võrdlusena . See komparaator toimib liidesena mikrokontrolleri ja sensatsiooniseadme vahel.
Kui mikrokontroller võtab signaali, siis annab see o / p signaali veepumba sisselülitamise relee juhtimiseks. An LCD ekraan kasutatakse veepumba ja pinnase seisundi kuvamiseks, mis on liidetud mikrokontrolleriga. Selle projekti sensatsioonisüsteem on kavandatud kahe metallist jäiga vardaga ja nende kahe varda ühendused antakse juhtimisseadmele.
Lisaks saab seda projekti arendada liidesega a GSM moodul . Selleks, et saaksime asjaomasele isikule veepumba seisundi kohta SMS-i saata ja saaksime veepumba SMS-i saates ka sisse / välja lülitada.
WSN- ja GSM-moodulitel põhinev automatiseeritud kastmissüsteem
Selle niisutussüsteemi põhikontseptsioon on mootoripumba sisse- ja väljalülitamine, tundes pinnast WSN-i abil põllumajanduse valdkonnas. Pinnase seisundit saab teada SMS-i saatmisega GSM-mooduli abil.
Põllumajanduse valdkonnas on niisutamise kasutamine kohustuslik. Selle meetodi abil saame vähendada tööjõudu. See projekt on kavandatud eelnevalt programmeeritud 8051 mikrokontroller , mis võtab signaali anduriseadmest.
Pinnase niiskusesisaldusel põhinev automaatne niisutussüsteem
See protseduur saavutatakse operatiivvõimendi abil ja see toimib kui liides b / n anduriseadme ja mikrokontrollerite 8051 vahel.
Kui mikrokontroller 8051 selle signaali saab, teeb see väljundi veepumba käitamiseks mõeldud relee juhtimiseks. GSM-modemi abil saadab see ka volitatud isikule SMS-i. LCD-ekraani kasutatakse veepumba oleku ON / OFF ja mulla oleku kuvamiseks.
Sensurseade on konstrueeritud kahe jäiga metallvardaga ja nende varraste ühendused on ühendatud juhtplokiga. Lisaks saab seda projekti arendada koos Xbee või Bluetooth-tehnoloogia , nii et kui veepump sisse või välja lülitatakse, saadetakse andmed mobiiltelefoni.
WSN-põhine fooritule seire
Linnapiirkondades suureneb sõidukiliiklus iga päevaga, mistõttu see põhjustab rohkem liiklusummikuid ja tagajärgi inimeste tervisele, keskkonnale ja majandusele. Liikluse vähendamiseks kasutatavad traditsioonilised meetodid on kulude, jõudluse, toe ja hoolduse osas ebaefektiivsed suurenenud liikluse tõttu.
Selle probleemi lahendamiseks on WSN (traadita andurite võrk) arenev tehnoloogia, mis sisaldab tõhusat potentsiaali. Sellel tehnoloogial on intelligentsetele transpordisüsteemidele tohutu lisaväärtus.
WSN-i kasutav õnnetuste tuvastamise süsteem
Seda projekti kasutatakse süsteemi rakendamiseks, et tuvastada liiklusõnnetus inimeste elu päästmiseks. Praegu on hädavajalik vähendada sõidukiõnnetusi, saates ametiasutustele sellest tõhusalt teada. Seda projekti kasutatakse RTTADS-i (reaalajas liiklusõnnetuste tuvastamise süsteem) juurutamiseks, kasutades RFID- ja WSN-tehnoloogiaid.
Selles projektis on andurid paigutatud nii, et see tuvastaks sõiduki õnnetuse asukoha koos sõiduki kiirusega enne õnnetust ja ei. reisija sõidukis. Kui andurid tuvastavad sõiduki asukoha, saadab see signaali seirejaamale, et see tuvastaks sõiduki asukoha ja saadaks hoiatuse asjaomasele isikule.
WSN-põhine ala seire
Piirkonna seire on üks juhtmeta andurivõrkude rakendusi. Piirkonna seirel korraldatakse WSN, kus seire on vajalik. Sõjalistes rakendustes kasutatakse andureid peamiselt vaenlase katkestuste tuvastamiseks.
Kui andurid tuvastavad kuumuse või rõhu, edastatakse andmed ühele tugijaamast, et oleks võimalik asjakohaseid meetmeid võtta. Samuti kasutavad WSN-d mitmesuguseid andureid, et märgata sõidukite olemasolu, ulatudes mootorrattast autoni.
WSN-põhine õhusaaste seire
WSN-id mängivad võtmerolli õhus olevate ohtlike gaaside jälgimisel. Nii et neid kasutatakse erinevates linnades nagu London, Stockholm ja Brisbane. Võrreldes traadiga linkidega võivad need võrgud kasutada traadita linkide eeliseid, näiteks ad-hoc, et muuta need erinevates piirkondades näidude testimiseks kaasaskantavamaks.
WSN-i ja Zigbee-põhine patsiendi keha jälgimissüsteem
Seda projekti kasutatakse WSN-süsteemi (traadita sensorvõrk) juurutamiseks, mida kasutatakse patsiendi kaugseireks Zigbee võrgu abil. Erinevate andurite abil jälgitakse erinevaid terviseparameetreid, nagu EKG, kehatemperatuur, südamelöögid.
Anduritelt kogutud andmeid saab arstile või keskseirejaamale edastada Zigbee võrgu kaudu. Kõiki neid parameetreid saab LabVIEW GUI kaudu arvutis graafiliselt kuvada vastuvõtvas otsas.
WSN-põhine intelligentne kontroller õlikaevude jaoks
Seda projekti kasutatakse naftakaevu terviseseire süsteemi kujundamiseks. Selles projektis kasutatakse WSN-i nii erinevate naftakaevudesse paigutatud kontrollerite jälgimiseks kui ka järelevalve teostamiseks. Kõiki temperatuuri, taseme ja gaasiandurite Zigbee kontrollereid saab Zigbee võrgu kaudu kesksest positsioonist eemalt jälgida.
Metsatulekahju tuvastamine Zigbee ja WSN-põhiselt
See projekt on loodud päikesepõhise kontrolleriga metsatulekahju kaugtuvastamiseks. Päikesel põhineva kontrolleri korralduse saab metsas teha Zigbee võrgu abil. See kontroller sisaldab erinevaid Zigbee transiiveriga andureid, nagu temperatuur, suits, vihm ja rõhk. Neid parameetreid saab keskses asukohas jälgida kaugelt.
WSN-põhine struktuurseire
Traadita andurite võrke kasutatakse hoonetes ja transpordikonstruktsioonides liikumise kontrollimiseks, nagu sillad, tunnelid, muldkehad, ülesõidud jne. See süsteem võimaldab inseneril konstruktsioone jälgida ilma kohapealseid külastusi vajamata. Andmeid saab koguda tavaliselt nädala või kuu kaupa, külastades saite. Selle ületamiseks rakendatakse WSN-põhine struktuurseire süsteem.
WSN-i abil masina terviseseire
WSN-id on masinate CBM-i jaoks rakendatud. Siin tähendab CBM tingimusel põhinevat hooldust. See süsteem võimaldab märkimisväärset kulude kokkuhoidu ja võimaldab uuenduslikke funktsioone. Traadita võrguga võrreldes kasutavad juhtmega süsteemid paigaldamiseks piisavalt andureid, kuna andurid on juhtmestiku maksumuse tõttu sageli piiratud. Varem kättesaamatutesse piirkondadesse, näiteks ohtlikesse muul viisil juhitavatesse piirkondadesse, liikuvatesse varadesse ja pöördmasinatesse, saab nüüd juhtmeta andurite kaudu jõuda.
WSN põllumajanduses
Traadita andurite võrgud on põllumajanduses kasutatavad, et vähendada juhtmete hooldamist keerulises õhkkonnas. Raskusjõu toitmiseks mõeldud veesüsteeme saab kontrollida rõhuandurite abil, nii et veepaakide taset saab kontrollida ja veepumpasid juhtida traadita seadmete abil. Vee kasutamist saab arveldamiseks juhtmevabalt mõõta ja juhtmevabalt keskjuhtimiskeskusesse edastada. Niisutamise automatiseerimine võimaldab kasutada tõhusamat vett ja vähendab jäätmeid.
Seega on see kõik traadita andurite võrk projektid. Need on peamised innovaatiliste traadita sensorvõrkude projektid ja Euroopa Majanduskomisjoni viimase aasta projektid õpilasi erinevates rakendusvaldkondades. Loodame, et olete neist projektidest paremini aru saanud. Lisaks, kui teil on traadita andurivõrkude rakenduste osas kahtlusi, andke oma tagasiside, kommenteerides allpool olevat kommentaaride jaotist. Siin on teile küsimus, mis on Zigbee?
